Ti(C,N) based cermets with Cu-containing binder phase

Abstract

Es wurden Ti(C,N)-basierte Cermets mit verschiedenen Co/Ni Verhältnissen und Cu-Gehalten hergestellt. Die Pulverzusammensetzung enthielt außerdem Wolfram und Molybdän, wobei die molaren W- und Mo-Konzentrationen ident gehalten wurden. Die Proben enthielten entweder 9.7 oder 16 vol% Binderphase. Die Proben wurden in reiner und in Stickstoff-hältiger Ar Atmosphäre gesintert. Eigenschaften wie die Flüssigphasenbildungstemperatur, Porosität, Gefüge, Härte und Zähigkeit wurden hinsichtlich des sich ändernden Co/Ni Verhältnisses, des Cu-Gehalts der Binderphase, der Hartstoffphasenzusammensetzung, der Menge an Binderphase und der Sinteratmosphäre ermittelt. Unter anderen interessanten Beobachtungen konnte gezeigt werden, dass bei Zugabe von Cu die Flüssigphasenbildungstemperatur allgemein sinkt, während die Härte bei Proben mit 16.4 vol% Binderphase zunimmt. Weiters wird durch Cu Zugabe das Härte- vs Zähigkeitsverhalten für bis zu 20 wt% Cu (bei manchen Proben sogar bis 30 wt% Cu) bei Proben mit 9.7 vol% Binderphase nicht verschlechtert. Dies sind wertvolle Ergebnisse, wenn man die problematische Rohmaterialsituation, vor allem die von Co, bedenkt.

Ti(C,N)-Co/Ni-based cermets were prepared with various Co/Ni ratios and addition of Cu to the starting formulation. The powder formulations also contained tungsten and molybdenum carbides in various proportions while both the [W] and [Mo] concentrations were kept identical. Samples were prepared with either 9.7 or 16.4 vol% binder phase. Sintering was performed in pure and in nitrogen-containing Ar atmosphere. Properties such as liquid-phase formation temperature, porosity, microstructure, hardness and fracture toughness were evaluated with respect to the changing Co/Ni ratio, Cu content of the binder phase, hard phase constituents, amount of binder phase and sintering atmosphere. Among other interesting observations it was found that upon Cu addition the liquidus temperature decreases while the hardness increases for samples with 16.4 vol% binder phase. Further, Cu addition does not deteriorate the hardness vs fracture toughness behaviour up to 20 wt% Cu or, for some grades, even 30 wt% Cu for samples with only 9.7 vol% binder phase. A result which is valuable in view of the problematic raw-material situation, especially that of Co.